《计算机辅助分子模拟与设计》

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该项目属于“物理化学”学科中的“计算化学”领域,并交叉了“材料化学”与“药物化学”学科。

计算机辅助分子模拟与设计是物理化学学科的新兴热点方向之一。该项目使用计算机辅助分子模拟与设计方法,通过研究气体小分子与多孔高分子材料、药物小分子与蛋白质生物大分子之间的相互作用,应用计算机程序来筛选性能优秀的多孔高分子材料与药物小分子,并合成出所设计的材料和药物分子。项目研究成果显示出广泛的应用前景:

1、针对二氧化碳减排高昂成本的现况,提出了常温常压捕获与转化二氧化碳的概念,利用计算机辅助分子模拟与设计的方法,设计并合成了金属络合共轭微孔高分子材料,实现了常温常压下大量捕获二氧化碳并把二氧化碳催化转化为有价值化学品,并使得经济二氧化碳减排路线成为可能。

2、针对吸附材料不能同时去除水中三种主要污染物的现况,利用计算机辅助分子模拟与设计的方法,设计并合成了全氟代共轭微孔高分子材料,实现了高效地同时去除水中三种主要污染物:有机物、有色分子及重金属离子,并有助于全面提升饮用水的安全。

3、针对下一代抗乳腺癌和抗溃疡药物分子的开发,利用计算机辅助分子模拟与设计的方法,设计并合成了羟基化的苯并呋喃分子和没药烷吉酮分子,实验证实了它们的高效药物活性,并有望开发出下一代抗乳腺癌与抗溃疡的高效药物。

研究成果主要发表在Nature Commun.、Energy Env.Sci.、ChemSusChem等国际权威杂志上。8篇代表性论文SCI他引764次,其中2篇是ESI高被引论文,单篇最高他引333次,引用杂志包括Chem.Rev.、Chem.Soc.Rev.、Nature Commun.、Adv.Mater.、J.Am.Chem.Soc.、Angew.Chem.Int. Ed.、Energy & Environ.Sci.等。代表性成果被成功用于多孔高分子材料、药物中间体和天然产物的合成等方面。项目成果受到国内外同行的广泛关注和高度评价。1篇硕士论文获得2014年湖北省优秀硕士论文奖。项目完成人中一人获得国家杰出青年基金、一人获得甘肃省杰出青年基金。

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